Structural transitions in small and medium- sized silicon clusters, detected with improved global geometry optimization methods

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An Clustern unterscheidlicher Größe kann im Prinzip die Entwicklung atomarer und molekularer Systeme vom Einzelteilchen bis zum Festkörper verfolgt und so die Ausbildung der Strukturen und Eigenschaften des Festkörpers verstanden werden. Strukturinformationen aus Clusterexperimenten sind jedoch gerade im interessanten Größenbereich rar, und theoretische Untersuchungen scheitern hier oft an der exponentiell skalierenden rechnerischen Komplexität. Aufbauend auf wichtigen Vorarbeiten des Antragstellers soll ein verbesserter Algorithmus zur globalen Geometrieoptimierung von Clustern entwickelt werden, der Effizienz für kleine Cluster mit niedriger Größenskalierung kombiniert und gezielte globale Optimierung unter der Nebenbedingung vorgegebener Clusterformen ermöglicht. Dieser wird dann am Anwendungsfall der Siliciumcluster eingesetzt, um auf dichtefunktional- und ab initio-Niveau global optimiert Strukturen und Eigenschaften zu ermitteln. Im direkten Vergleich zum Experiment wird so ein Verständnis der dort gefundenen Strukturübergänge möglich. Bei günstigem Verlauf des Projekts kann auch der letztliche Übergang zum Festkörper mit Strukturvorschlägen untermauert werden.